[發(fā)明專(zhuān)利]一種基于序貫環(huán)境學(xué)習(xí)的弱水聲目標(biāo)線譜自主提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010941363.0
• 申請(qǐng)日: 2020-09-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111929666B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-12-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 方世良;劉清宇;朱傳奇;安良
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G01S7/539
• 分類(lèi)號(hào): G01S7/539;G01S7/537;G01S15/00
• 代理公司: 南京瑞弘專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 彭雄

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于序貫環(huán)境學(xué)習(xí)的弱水聲目標(biāo)線譜自主提取方法，包括對(duì)獲取的水聲信號(hào)進(jìn)行功率譜估計(jì)；自主線譜提取；環(huán)境線譜的序貫學(xué)習(xí)與更新；對(duì)當(dāng)前功率譜進(jìn)行環(huán)境線譜抑制處理獲得重構(gòu)功率譜；對(duì)重構(gòu)功率譜進(jìn)行自主線譜提取獲得疑似弱目標(biāo)線譜；對(duì)疑似線譜進(jìn)行序貫性分析實(shí)現(xiàn)弱目標(biāo)線譜自主辨識(shí)。本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)弱目標(biāo)線譜的有效自主提取，同時(shí)虛警概率低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種弱水聲目標(biāo)線譜自主提取技術(shù)，屬于聲納信號(hào)處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

在水下復(fù)雜的聲場(chǎng)環(huán)境中，對(duì)船舶噪聲的自動(dòng)檢測(cè)與特征提取是潛、浮標(biāo)等無(wú)人平臺(tái)自主探測(cè)的基礎(chǔ)，具有重要的研究?jī)r(jià)值。船舶輻射噪聲線譜主要由船舶機(jī)械部件的往復(fù)運(yùn)動(dòng)與螺旋槳葉片的周期性擊水以及葉片共振產(chǎn)生。線譜具有的較高信噪比可以用來(lái)提高檢測(cè)性能，線譜本身攜帶的頻率等信息則進(jìn)一步可作為目標(biāo)判別的重要依據(jù)，是目前水聲目標(biāo)探測(cè)與識(shí)別的重要特征。但是，由于海洋中存在大型商船、近海岸工程機(jī)械等各種噪聲源，這些噪聲源同樣存在著目標(biāo)探測(cè)所依賴(lài)的線譜等重要特征，而且強(qiáng)度往往比關(guān)注目標(biāo)要高出很多，形成強(qiáng)烈的環(huán)境干擾線譜，嚴(yán)重影響了即使是距離相對(duì)更近的弱水聲目標(biāo)信號(hào)有效線譜提取，從而影響目標(biāo)探測(cè)性能。

目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者提出了許多非平穩(wěn)低頻線譜的檢測(cè)與提取方法，比較典型的有相干累積處理和迭代強(qiáng)干擾抵消等方法，比如：（1）劉輝濤提出了一種利用相干累加頻域批處理自適應(yīng)線譜增強(qiáng)技術(shù)，提高穩(wěn)定目標(biāo)線譜的累積強(qiáng)度，抑制非穩(wěn)定背景譜。（2）SLOBODAN提出了強(qiáng)線譜迭代抵消的方法，以提取弱線譜分量。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：針對(duì)潛、浮標(biāo)等水聲節(jié)點(diǎn)自主提取弱水聲目標(biāo)線譜易受強(qiáng)環(huán)境干擾影響的難題，本發(fā)明提供一種基于序貫環(huán)境學(xué)習(xí)的弱水聲目標(biāo)線譜自主提取方法，利用環(huán)境線譜的相對(duì)穩(wěn)定性特點(diǎn)，通過(guò)對(duì)自主提取線譜的環(huán)境序貫學(xué)習(xí)實(shí)現(xiàn)環(huán)境線譜辨識(shí)與動(dòng)態(tài)更新，通過(guò)環(huán)境線譜的抑制處理實(shí)現(xiàn)弱目標(biāo)線譜的有效自主提取。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于序貫環(huán)境學(xué)習(xí)的弱水聲目標(biāo)線譜自主提取方法，包括如下步驟：

步驟1，獲取水聲信號(hào)，并對(duì)獲取的水聲信號(hào)進(jìn)行功率譜估計(jì)得到功率譜。

步驟2，對(duì)得到的功率譜進(jìn)行自主線譜提取得到線譜。

步驟3，環(huán)境線譜序貫學(xué)習(xí)與更新。

步驟3-1，記，，，其中，為自主提取線譜動(dòng)態(tài)信息矩陣，為線譜索引，為最大線譜數(shù)量，表示第根線譜各處理幀提取信息的索引，為每根線譜允許存儲(chǔ)的最大歷史幀數(shù)，自主提取線譜動(dòng)態(tài)信息矩陣第1列中存放第根線譜的頻率，自主提取線譜動(dòng)態(tài)信息矩陣第2列中存放幀中自主提取到第根線譜的次數(shù)，自主提取線譜動(dòng)態(tài)信息矩陣第列中存放最近幀第線譜單幀提取結(jié)果，提取到結(jié)果為1，否則結(jié)果為0，，按如下方式對(duì)自主提取線譜動(dòng)態(tài)信息矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)搬移：

步驟3-1-1，初始化，令。

步驟3-1-2，令，，為自主提取線譜動(dòng)態(tài)信息矩陣當(dāng)前存儲(chǔ)的線譜數(shù)。

步驟3-1-3，令，若。則返回步驟3-1-2繼續(xù)進(jìn)行數(shù)據(jù)搬移，否則進(jìn)入步驟3-1-4。

步驟3-1-4，數(shù)據(jù)搬移結(jié)束，令，，。

步驟3-2，若本幀水聽(tīng)器采集信號(hào)中提取的線譜個(gè)數(shù)K=0，N為本幀水聽(tīng)器采集信號(hào)長(zhǎng)度，回到步驟1進(jìn)行下一幀數(shù)據(jù)處理，否則根據(jù)本幀提取的K根線譜按照1~K的順序?qū)ψ灾魈崛【€譜動(dòng)態(tài)信息矩陣進(jìn)行數(shù)據(jù)更新，每根線譜的處理步驟如下：

步驟3-2-1，尋找第k根線譜在中的更新位置：